信创云加速落地，云轴科技ZStack有哪些技术实践？

随着近几年我国云计算产业日益发展，云计算已经进入到千行百业中。而在全面上云的大趋势下，信创产业也开启了“上云”旅程。去年发布的“十四五”规划，更是对行业数字化转型有了明确的指示和方向指引。在这一背景下，可以预见的是，信创产业将加速上云，而信创云也将迎来新的发展机遇。

日前，InfoQ 采访了云轴科技 ZStack 信创产品部总经理许佳珺，和他聊了聊信创云，以及 ZStack 信创云平台的技术实践。云轴科技 ZStack 是一家由阿里云、中国电信战略投资并战略合作的云计算公司，作为自主创新的开源云引擎，ZStack 具备完全自主知识产权，是和 VMware、OpenStack 等并行的独立云计算路线，拥有自研云平台、超融合一体机、边缘计算一体机、多云管理、容器等多项产品，并支持“一云、多芯、多 OS”的异构信创。

云计算是企业数字化转型重要的推动“引擎”之一。在数字化时代，“上云”早已成为千行百业的战略选择。而在几朵云中，信创云也在加速落地。

在许佳珺看来，任何产品生态和概念都具有时代特征，信创云也是如此。就目前而言，应当一分为二地来看信创云：

• 其一，信创即信息技术应用创新，最大的特点是要基于国内一些行业的特征及需求，做功能和方案上的创新，而不是简单地做技术套用，并且要做到国产化，自主开发；

• 其二，从产品形态和部署方式上来讲，有各种各样的云，如果把信创和云的需求结合起来会发现，目前信创云的整体发展还达不到其他信创基础软件技术的发展水平，甚至很多时候还是基于国外的一套基础方案再去做，比较落后。

基于这些特点，许佳珺认为，信创云的建设一定是基于一些特定业务、场景，做的带有一定探索和验证性质的建设部署，并且更多是从中小规模开始试点。

“简单来说，我理解的信创云就是国产化、自主开发的，同时可以针对于国内信创行业的场景和特点有所创新，能够迭代快速部署的一个云平台软件。”许佳珺总结道。

事实上，信创云并不是一个新生事物。早在 2017 年，信创云这一概念就已开始萌芽。当时，已有政企用户有了信创云建设需求，希望在国产化硬件上搭建起云平台。随着近几年政策加持和产业发展，企业对信创云的需求也开始增多，并且对信创云的建设也逐步有了更明确的要求和标准。

“目前信创云处于发展中期阶段，信创企业上云也是大势所趋。”许佳珺表示，传统企业大约从 2010 年开始逐步将业务迁移到云上，目前，国内大部分大中型企业的九成业务都是部署在云端，从资源管理、软件成本、业务能效等多个角度来看，企业上云带来了诸多收益。这也为信创用户上云带来了参考。

具体而言，从企业角度来看，有信创云诉求的企业主要分为两类，并且对信创云厂商也有着不同的要求：

一类是有信创建设基础的企业，这类企业过去普遍没有将自身的业务部署在云上，现在基于业务需求有了上云的诉求。这类企业清楚如何建设符合信创标准的机房，如何做人员管理，以及如何基于物理服务器做部署和建设，等等。但对于上云之后如何建设网络、划分资源、高效部署等，通常是不清楚的。这就要求信创云厂商需要为其提供具体的、针对行业的上云方案。

另一类是传统企业，这类企业的部分业务通常已经部署在云上，现在需要建设一个符合信创标准的云，并对底层操作系统、芯片以及数据库都有明确的要求。此外，现有的已经部署在云端的业务，可能也存在迁移的诉求。这就要求信创云厂商需要将软硬件基于通用的一些应用场景业务去做性能对比，从而帮助企业找到符合自身业务需求的软硬件。

许佳珺表示，企业上云必然会根据行业的不同，基于自身业务属性，分批次地逐步上云。“比如政府、金融等行业客户有迫切上云的需求，但像医疗、教育等行业上云需求会相对弱一些。这也是市场结合政策双重导向的一个过程。”

海比研究院数据显示，2022 年信创云占云市场份额的 10%~12%，虽然占比不大但增速迅猛，预计于 2025 年占据 25%~30% 的市场份额，将会是未来中国云市场的主要形态之一。

市场对信创云的需求增速迅猛，这在给信创云厂商带来发展机遇的同时，也带来了诸多挑战。“其中一个挑战就是如何做到自主创新，并且基于国内业务场景来做解决方案，照搬国外是没有意义的。此外，还需要把整个生态市场和客户的信心建立起来。云轴科技 ZStack 也会和很多生态厂商进行合作，来提高性能。比如之前就跟麒麟、鲲鹏等生态伙伴合作，一起做基于信创云场景下的性能调优。”

据介绍，ZStack 信创云平台的研发历程主要分为三个阶段：

• 2015 - 2017 年主要是打下技术地基。团队开始进行云平台核心功能的完全自主研发，不基于任何开源云产品进行二次开发，拥有高自主代码率，并将云平台的核心引擎代码开源。（项目地址：https://github.com/zstackio/zstack）

• 2017 - 2020 年主要做云平台的信创生态体系适配，对底层硬件以及上层的软件进行适配。

• 2020 年至今，主要做产品创新。针对信创的一些专用场景，去做相应的调研和优化，不断迭代产品。

“第一个阶段更多是做内循环的事情，在公司内部做云平台的自主研发。第二、三阶段更多是走出去，和国内不同的厂商去做交流，攻克国内业务场景下出现的技术问题。”许佳珺表示，在对软硬件进行适配时，一般而言，在对上层软件进行适配时不会出现太大的问题，但在对底层硬件进行适配时，需要和硬件企业进行包括技术、生态、产品规划等方面的密切交流。

目前，ZStack 信创云已经与超过 100 款信创软硬件产品完成适配，这其中包括与飞腾、龙芯、鲲鹏、海光、兆芯、申威 6 大主流信创芯片完成适配，以及与麒麟软件、统信软件、华为欧拉等主流信创操作系统均完成适配。

此外，云轴科技 ZStack 在芯片、操作系统、虚拟化、安全、备份等核心组件上更是加大技术投入，探索针对信创场景的新功能，优化信创硬件下云平台的性能，提供更完善的信创一体化解决方案。

其中，性能方面，2021 年云轴科技 ZStack 与鲲鹏、麒麟进行了联合攻关刷新了两项 SPEC Cloud 测试记录：在相同硬件规模情况下，性能提升至 40.5 ，可扩展性提升至 93.4% 。最适合高性能 NoSQL 数据库、大数据运算等 IO 密集型、计算密集型场景。

值得一提的是，2021 年云轴科技 ZStack 与麒麟软件签署战略合作协议，双方联合首推以银河麒麟高级服务器操作系统 V10 为安全云基座的信创云平台——麒麟软件 &ZStack 信创云。

麒麟软件 &ZStack 信创云可以屏蔽底层基础设施的架构差异，支持多种异构资源统一管理，并增加了对各类硬件资源池的共享支持，降低用户使用信创云的技术门槛和部署成本，做到自主创新操作系统 + 云平台的开箱即用。同时，麒麟软件 &ZStack 信创云利用资源池中不同硬件的特性，从操作系统及云平台层面进行了深度优化，使得用户能够在云计算场景下获得良好的性能体验。

此外，在异构领域，2021 年龙芯中科基于 LoongArch 自主指令系统打造了一款服务器专用芯片龙芯 3C5000L，这颗芯片单片 16 核，支持 2 路 -16 路互连，并且与龙芯中科此前体系架构打造的产品是完全不一样的。这就要求 ZStack 信创云平台重新对其做适配。

“这是非常具有挑战性的，并且难度很大。因为云和虚拟化对底层指令集的依赖是非常大的，也是我们比较关心的部分。”许佳珺介绍道。

2021 年 8 月，云轴科技 ZStack 与龙芯中科完成了基于龙芯 3C5000L 平台的兼容适配。测试结果表明，龙芯 3C5000L 服务器产品与 ZStack 信创云平台能够达到通用兼容性要求及性能、可靠性要求。ZStack 信创云平台也成为首批与 LoongArch 龙芯架构适配的云平台。

“总的来说，在信创这个大环境下，对于不管是我们还是其他企业，一个关键的挑战就是如何做好信创生态，共同发展。而生态要想长足发展，不管是操作系统还是其他底层技术，是需要大家一起参与进来的。”

针对不同的业务场景，ZStack 信创云平台在技术上也提供了不同的解决方案，如新裸金属解决方案、异构信创云解决方案以及容器云解决方案。

“裸金属本身不是什么特殊的技术，并且在很多业务场景下都得到了应用。但原有裸金属存在的一个局限就是，它的安装部署在网络应用方面会有限制，比如你要申请一个裸金属的资源，可能需要等待 30 分钟。如果底层硬件性能比较差的话，等待时间会更长。”

许佳珺表示，在传统裸金属场景下，采用的是扁平网络搭建，所有网络设备都是直接共享的。但对于一些复杂场景的应用，比如防火墙、负载均衡等，会存在较大的限制。“这是老裸金属非常大的一个弊端，并且这些弊端在信创场景下会被扩大几倍。”

ZStack 新裸金属服务则剔除了虚拟化损耗，能使物理机的计算、网络、存储等资源全部用于应用本身，与此同时，物理机的存储、网络资源与云平台完全互通，即对于云主机的诸如快照、备份、高可用、安全组、负载均衡、租户工单审批等操作与服务可全部应用于物理机。

方案架构图

在信创场景中，新裸金属服务所提供的功能与特性可以兼容任意 CPU 架构的信创服务器，使得应用程序能够充分利用信创服务器的计算、存储、网络性能，且对于运维与管理来说其体验与云主机一致，大大拓展了信创云的基础设施能力。

此外在传统场景中，企业普遍采用 x86 体系架构，但在信创场景下，企业通常不会选择单一体系架构路线。“企业在搭建业务时通常会选择两到三条路线。像国内主流 CPU 芯片有六款，又有麒麟、统信这两大操作系统，开源操作系统还有 openEuler、龙蜥，芯片 + 操作系统产生的组合会非常多。”

许佳珺表示，企业在实际部署业务时，经常遇到的一个痛点是，如果基于企业这两三种不同的方案去部署云，会造成极大的资源浪费。“云的部署底层涉及到存储、网络等一系列服务，如果这些服务都是独立搭建的话，会非常冗余，因此需要异构方案，对不同的操作系统和芯片做适配。”

ZStack 异构信创云解决方案就是将操作系统、底层芯片架构的服务器搭建在一套云平台下面，通过一套云平台管理多个不同芯片架构的计算资源，同时可以共享底层存储网络资源，打破信息孤岛，提高云平台管理和使用效率。

容器云解决方案则是基于 Docker 容器技术，支持 Docker 官方的 Swarm 容器编排引擎和 Kubernetes 容器编排引擎。依托于容器天然的优势和丰富的容器调度和编排机制，解决企业生产环境汇总的基础设施云化、应用部署简化、运维管理自动化等难题。

目前而言，无论是底层基础软硬件，如芯片、操作系统、存储、网络设备等，还是上层应用软件，都聚集了非常多的参与者，发展呈现多极化形态。许佳珺认为，未来几年，这一赛道的发展将会呈收敛形态，软硬件厂商数量都将会缩减。“信创云厂商数量也会减少，但是信创云的标准和功能会逐步实现统一。”

此外，许佳珺预测未来云的形态也将进一步细化。“目前大家更多是以一些通用方案的探索为主，未来可能会出现更多像信创云这种带有行业属性，甚至是特定场景化的云。”